文獻綜述摘要：車輛的經濟性、動力性、駕乘舒適性不僅僅取決于汽車的發(fā)動機，而且在很大程度上依賴于變速器，以及變速器與發(fā)動機的匹配。而且變速器是用來改變發(fā)動機傳遞到驅動輪上的轉矩和轉速，目的是在原地起步、爬坡、轉彎、加速等各種行駛工況下，使汽車獲得不同的牽引力和速度，同時使發(fā)動機在最有利的工況范圍內工作。本設計其主要設計過程包括：變速器總體結構方案的確定；變速器傳動機構的布置；變速器主要參數的選擇，其中有擋數、傳動比、齒輪參數、各擋齒輪齒數的分配；輪齒強度計算、軸的強度計算；同步器的選擇等。關鍵詞：變速器； 傳動比； 傳動機構； 同步器 1 引言汽車的發(fā)展經歷了三大革命：動力革命、傳動革命與控制革命。先進國家目前正處于控制革命階段，即自動控制階段。從各總成的單獨控制向動力傳動系統(tǒng)一體化綜合控制；從一般控制向智能化、網絡化控制發(fā)展。我國目前使用的汽車絕大多數仍為手動變速，手動變速汽車由于頻繁換擋的操作，易使駕駛員疲勞，影響行駛安全；而不同的駕駛技術水平對車輛的燃料經濟性、動力性、乘坐 舒適性造成極大差異，所以自動變速是人們長期追求的目標，是車輛向高級階段發(fā)展的重要標志。 變速器是汽車非常重要的一個配置，對汽車的操縱性、舒適性以及燃油經濟性都起到了很重要的作用，其占汽車制造成本的 7%。隨著我國汽車消費者對汽車認識的不斷提升，變速器已經開始影響消費者的行為。在過去的 10 年我國主要致力于研究開發(fā)發(fā)動機技術，而變速器很可能是未來 10 年的研發(fā)熱點。而變速器的發(fā)展趨勢也就成了大家關注的熱點。2 發(fā)展現狀在中國，手動變速器仍然是車用變速器的主流。國內外的汽車制造與銷售數據顯示，人們對汽車駕乘的舒適性越來越重視。在歐洲市場，原本是手動變速器的市場，不斷被自動變速器占領。如在英國.現在裝配自動變速器的汽車占汽車總量的 15%。而 5 年前，這個數字是 13.5%。預計到 2012 年，北美市場出售的汽車中將只有 6%是手動擋；2013 年歐洲變速器市場上，配備手動自動一體的變速器將占 20%。而在中國市場上，自動變速器的份額也在迅速增加，可以預見，帶有自動變速器的汽車是未來市場的主導產品，發(fā)展和掌握自動變速器制造技術是追趕世界變速器制造潮流的方向。而優(yōu)先開發(fā)手動自動一體變速器具有技術上的延續(xù)性，對我國來說具有更大的優(yōu)勢。 近十年以來，我國變速器產業(yè)在新產品開發(fā)方面特別重視，無論是從資金的投入，還是人力物力的投入，都是空前巨大的。十幾年前，我們開發(fā)的大部分變速器產品都有一個共同的特點，就是這些新產品的開發(fā)流程是不完整的，而隨著我國這些年的高速發(fā)展，我國變速器產品的設計開發(fā)流程也逐漸與國外接軌。 3 變速器的分類： 1) 按傳動比變化方式來分： a. 有級式變速器是目前使用最廣的一種。它采用齒輪傳動，具有若干個定值傳動比。按所用輪系型式不同，有軸線固定式變速器(普通變速器)和軸線旋轉式變速器(行星齒輪變速器)兩種。目前，轎車和輕、中型貨車變速器的傳動比通常有 3-5 個前進檔和一個倒檔，在重型貨車用的組合式變速器中，則有更多檔位。所謂變速器檔數即指其前進檔位數。 b. 無級式變速器其的傳動比在一定的數值范圍內可按無限多級變化，常見的有電力式和液力式(動液式)兩種。電力式無級變速器的變速傳動部件為直流串激電動機，除在無軌電車上應用外，在超重型自卸車傳動系中也有廣泛采用的趨勢。動液式無級變速器的傳動部件為液力變矩器。 c. 綜合式變速器是指由液力變矩器和齒輪式有級變速器組成的液力機械式變速器，其傳動比可在最大指與最小值之間的幾個間斷的范圍內作無級變化，目前應用較多。 2) 按操縱方式來分： a. 強制操縱式變速器是靠駕駛員直接操縱變速桿換檔。 b. 自動操縱式變速器其傳動比選擇和換檔是自動進行的，所謂“自動” ，是指機械變速器每個檔位的變換是借助反映發(fā)動機負荷和車速的信號系統(tǒng)來控制換檔系統(tǒng)的執(zhí)行元件而實現的。駕駛員只需操縱加速踏板以控制車速。 c. 半自動操縱式變速器有兩種型式：一種是常用的幾個檔位自動操縱，其余檔位則由駕駛員操縱；另一種是預選式，即駕駛員預先用按鈕選定檔位，在踩下離合器踏板或松開加速踏板時，接通一個電磁裝置或液壓裝置來進行換檔。 4 變速器的一般結構： 1、簡單式變速器的基本結構：由殼體、傳動部分和操縱部分組成。 (1)殼體：殼體是基礎件，用以安裝支承變速器全部零件及存放潤滑油。其上有安裝軸承的精確鏜孔。變速器承受變載荷，所以殼體應有足夠的剛度，內壁有加強，形狀復雜，多為鑄件(材料為灰鑄鐵，常用 HT200)。 為便于安裝，傳動部分和操縱部分常做成剖分式，箱蓋與殼體用螺栓聯接并可靠定位。殼體上有加油、放油口，油面檢查尺口，還應考慮散熱。 (2)傳動部分：是指齒輪、軸、軸承等傳動件。軸的幾何尺寸通過強度、剛度計算確定。因主要決定于剛度，而碳鋼與合金鋼彈性模量近乎相等，所以一般用碳鋼(常用 45 鋼)。只有齒輪與軸制成一體或軸載荷嚴重才用合金鋼。軸與齒輪多為花鍵聯接(對中性好，能可靠傳遞動力，擠壓應力小等)。軸的花鍵部分和放軸承處經表面淬火處理。軸多用滾動軸承支承，潤滑簡單，效率高、徑向間隙小，軸向定位應可靠。潤滑方式多用飛濺(υ25m/s） ，只要粘度適宜可甩到壁上)。 (3)操縱部分：主要零件位于變速器蓋內。 2、組成式變速器結構特點：簡單式變速器有效率高、構造簡單使用方便鈞優(yōu)點礦但檔數少，i 變化范圍小(牽引力、速度范圍小)，只宜在檔數不多的某些車工采用。若增加 i 的范圍，則使變速器尺寸加大，軸跨度增加，為了既增加檔數又不使軸跨度過大，可采用組成式變速器。所謂組成式變速器，通常由兩個簡單式變速器組合而成，其中檔數較多的稱為主變速器，較少的稱為副變速器。 3、組成式變速器的優(yōu)點： (1)可以減少齒輪個數，而且檔數越多減少齒輪個數的優(yōu)點愈明顯。同簡單式變速器相 比，它可縮短軸的長度，減少整個變速器的外部尺寸和重量，并且能方便地得到不止一個倒檔。所以當前進檔數超過六個檔時，幾乎都用組成式變速器。 (2)傳動：比變化率 Ω 大：若主變速器傳動比變化率 Ωzu=3，副變速器 Ωfu=4 則Ω=12；若使簡單式變速器 Ω=12，結構往往很難合理。 4、組成式變速器的缺點： （1）檔組間傳動比有對應關系，不易使每檔的 2，(速度及牽引力)都很理想。 （2）換檔操縱麻煩，有時要操縱兩個變速部分，若為插花換檔還不便記憶。 為了減少操縱動作，最好能順序換檔。為此要求重視檔次編排十使第滅檔組傳動比全部大于第 11 檔組，達到多數相領排檔的變換只需操縱主變速的目的，這樣才最為方便。 5 變速器的比較： 從全球范圍來看，主要的幾種自動變速器是 AMT(手自動一體)、AT(自動)、CVT(無極變速)和 DCT(雙離合變速器),它們各有優(yōu)缺點。AT 節(jié)能效果差一些，但是舒適性好，元器件可靠性高，其生產歷史長，使用范圍大。CVT 適合小型車，AMT 在換擋時有短暫的中斷，舒適性差一些。DCT 結合了手動變速器的燃油經濟性和自動變速其的舒適性，它是從傳統(tǒng)的手動變速器演變而來，目前代表變速器的最高技術。 6 變速器發(fā)展趨勢： 世界最大的手動變速器制造商德國 ZF 公司預測說，到 2012 年北美市場出售的汽車中將只有 6%是手動擋。歐洲與美國有很大的不同。有機構預測，到 2013 年，歐洲有 52%的還是手動擋，配備手制動變速器的將占 10%，配備無極變速器的將占 2%，配備雙離合器變速器的將占 16%。歐洲人崇尚節(jié)能、環(huán)保，喜歡開小型車，更青睞手動變速器的經濟燃油 性。而在日本變速器市場，CVT 的市場份額占據絕對優(yōu)勢。 在我國，據調查 2007 年手動變速器的市場比重為 74%,占據較大的市場份額。從2002 年到 2007 年間自動擋變速器占有率從 9%增長到 26%，Global Insight 公司預計到2012 年自動擋變速器將占據 33%的份額，而乘用車市場自動擋所占的比例可能達到 44%。從 2002 年到 2006 間，女性用戶從 20.3%增長到 30.9%，而自動擋變速器使用方便特點深受女性用戶群的喜愛。另外在消費者調查中最受關注的汽車配件中，第一名是安全氣囊，第二就是自動檔的變速器，在中國自動擋的變速器的市場是十分樂觀的。同時手動擋變速器的節(jié)能性，經濟性以及駕駛娛樂性也決定了其不可替代性。 目前，國內企業(yè)對變速器的這幾種技術都有不同程度的研發(fā)，其中，CVT 的產業(yè)化和科研水平走在最前面，AMT 正在加速產業(yè)化。近日，在國家發(fā)改委的推動下，國內 10 家以上整車企業(yè)已經和美國博格華納公司成立了一家名為“中聯發(fā)實業(yè)有限公司”的合資企業(yè)，共同研發(fā)雙離合器變速器的關鍵技術。7 總結： 針對中國變速器市場闡述了幾點自己的見解： 1、在短期內，手動擋變速器仍占據主要份額，而自動檔變速器將有更大的增長空間。2、鑒于中國市場情況的復雜性，長期來看變速器不是單一的發(fā)展趨勢，沒有哪種形式變速器會成為最后的贏家。 3、在中國市場，從技術支持，目前的市場份額，以及設備提供這幾個方面來看，AMT 和 LPG，AUTOE 和汽油，CVTE 和混合動力，以及 DCT 和柴油都具有相似性。 4、從長遠來看，中國本土的企業(yè)應該更加關注 DCT 這個產品，因為它將有非常好的前景。8 主要參考文獻[1] 王望予.汽車設計[A].北京：機械工業(yè)出版社，2004.[2] 倪桂榮.汽車構造[A].天津：天津科學技術出版社，2009.[3] 編委會.機械設計手冊(1-5 卷)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.[4] 張一民.汽車零部件可靠性設計[M].北京：北京理工大學出版社，2000.[5] 劉鴻文.材料力學[A].北京：高等教育出版社，2011.[6] 袁祖強.機械設計基礎課程設計指導書[A].北京：北京航空航天大學出版社，2013.[7] 孫桓，陳作模，葛文杰.機械原理[A].北京：高等教育出版社，2006.[8] 陳國定，吳立言.機械設計[A].北京：高等教育出版社，2013.[9] 郭克希，王建國.機械制圖[A].北京：機械工業(yè)出版社，2010.[10] 付求涯，邱小童.互換性與技術測量[A].北京：北京航空航天大學出版社，2011.[11] WangShuqing，DesignofDieCastingDieforEA111OilTankGeChundong[J]，Automobile，1994.[12] liwei,ApplicationofLostFoamCastingtoArtCasting,TechnicalQualityCenterofMachineryPlant[J]，2006.